Bài giảng đập vòm thủy lợi

ĐẬP VÒM Đặc điểm làm việc đập vòm • Dựa vào hai bờ để trì ổn định nên đáy mỏng ĐBTTL bbttl/bđv= 2-8 lần • Wt nhỏ, cần chống thâm cho • Phát huy khả chịu nén bê tông, ƯS nén vòm (35 – 50 ) KG/cm2 (90-100) KG/cm2 , ƯSk = (1,1-1,3) KG/cm2 • Nhiệt co vấn đề lớn, chia khe nhiệt • Phụ thuộc nhiều vào hình dạng lòng sông Điều kiện xây dựng đập vòm • Hình dạng lòng sông: V, U • Hệ số hd n=L/H, n < 3-5 kinh tế n < 1,5-2 vòm mỏng Đập Pevơđikadơ n= Mulenribu n= 10 • Địa chất vai đập Các loại đập vòm • β < 0,2 đập vòm mỏng, β = 0,2-0,35 dày trung bình, vom-trọng lực, β = 0,35-0,65 vòm dày hay đập trọng lực • Đập vòm thấp H < 25 m, Trung bình 25 < H < 75 m Đập vòm cao H > 75m • Chế độ làm việc có tràn mặt, xả đáy • Đập vòm đá xây, bê tông, bê tông cốt thép • Hình dạng mặt cắt đứng • Theo mặt Hình dạng mặt cắt ngang Đ Tin H=180m, e=44.5, β = e/H= Mori 65 m, e=18, β = 0.277 Ansanhe 75 m, e=11, β = 0.147 Valgalina 92m, e=11,2 β = 0.122 Ozileta 77m , e=10,8 β = 0.144 Abu senâyna H=335m (dự án) L / H =1.63 2.86 3.07 2.48 2.91 Mặt lòng sông chữ U • Bán kính cong không đổi, mặt thượng lưu trụ tròn thẳng đứng, θ=1250 , lòng sông U • Đập vòm tâm bán kính mặt thay đổi,tâm bán kính không đổi phía hẹp Bố trí mặt lòng sông V tuyến dài nhiều dạng địa hình • Đập vòm góc tâm không đổi, tâm bán kính thay đổi (a) • Kết hợp đập vòm (a),với đập bê tông đập đất Tình hình phát triển đập vòm • Đập vòm xây dựng đập vòm đá xây: Vola de Baume thời kì la mã cổ đại, H=12m Polte Alto (ý) 1611, H=5m, R=15m đập Tây ban nha,trong Zolia H=38m 1843 Đập Ber Velli, Pháp cao 15m, 1884 • Thế kỉ 20 đập vòm xây dựng nhiều Châu Âu • Thế giới có 1102 đập vòm, Trung quốc chiếm 46,9% (516đ) • Nhiều đập vòm có chiều cao 100-300m ( Xuđăng thiết kê đập Abu Sênây na H=335m ) Tình hình phát triển đập vòm • Đập vòm xây dựng cao giới, 1958 đập Inguri, Gruzia, H=271m, β = 0,207 Đập Xiaowan (tiểu loan), thượng nguồn Mêkông H=292m • Đập vòm mỏng đ Tola xây dựng 1961 Pháp β = 0,023 – 0,048, n= 1,36 • Đập có n kha lớn, đ Pevedi Kadon, Ý 1950, n = 7,45, H=115 m, β = 0,052 Hư hỏng cố đập vòm • Đập vòm MALPASET xây dựng1951-1959 Pháp,H=60m, vòm mỏng cong hai chiều β= 0,13 Lđ = 223m, eđ = 6,78m Đập bị vỡ năm 1959, ổn định • Đập vòm KOLNBREIN, Áo,1978-1994, H= 200, β= 0,185, vòm mỏng cong hai chiều, bị nứt, chưa thống nguyên nhân gây nứt ( mỏng, xử lí làm khối gia cường hạ lưu) Hư hỏng cố đập vòm • Nứt đập vòm động đất (đập vòm Pacoima Mỹ ) • Bị trượt đẩy lớn ( đập MeihuaTrung quốc bị vỡ) Phân tích ổn định chân vòm • Xét lớp vòm • Phán đoán mặt trươt (1) khe nứt (2) • Phạm vi xẩy mạt trượt, lí thuyết (AC,AE) Thực tế (AO,AE) Phân tích ổn định chân vòm • Ha, Va lực dọc truc vòm lực cắt,mạt trươt hợp với phương Ha góc α, phương trình hình chiếu tìm S N • Mặt trượt hợp với phương thẳng đứng góc ψ (hb), U áp lực thấm, G1 trọng lượng, Tổng hợp theo quy tắc hình bình hành tìm Q song song với mặt trượt, P vuông góc với mặt trượt • Xét cân lực chống trượt mặt trượt với lực gây trượt S có hệ số an toàn K Trượt toàn khối vai đập vòm • Vai đập vòm hình thành mặt trượt (ít một) khối đá bị trượt hạ lưu • Mặt trượt A1& A2 , Các lực tác dụng: G,P,W,U1 U2 Xét cân với lực gây trượt S1 & S2 hệ số an toàn K • Một phía bờ bị trượt, đập xoay quanh bờ lại Kx = ∑Mcx / ∑ Mx Các phương pháp phân tích ứng suất đập vòm 1.Phương pháp mô hình vật lý : khó khăn kĩ thuật mô hình dùng Mô hình toán • Phương pháp ống tròn thành mỏng • Phương pháp vòm phẳng • Phương pháp dầm – vòm • Phương pháp lí thuyết vỏ mỏng giải sai phân phần tử hữu hạn Mô hình toán kiểm chứng mô hình vật lý Phương pháp dầm - vòm • Xét không gian hai chiều, hướng ngang xét làm việc vòm,phương đứng làm việc dầm • Chuyển vị điểm dầm vòm nhau, phân phối tải trọng • Nhiều vòm dầm đỉnh, tải trọng phân phối theo phương đứng • Nhiều vòm nhiều dầm phân phối theo huớng ngang Phân tích ứng suất đập vòm phương pháp PTHH • Sử dụng PTHH phân tíc ưs đập vòm có nhiều ưu điểm so với phương pháp kết cấu truyền thống: cho kết xác đập có lỗ xả qua đập, phân tích tối ưu hình dạng đập vòm hiệu phương pháp kết cấu • Nhược: Loại hình phần tử, kích thước thước phần tử ảnh hưởng đến kết quả, tai khu vực sát có tượng tập trung ứng suất ảnh hưởng đến tính ổn định toán, nghiên cứu ứng dụng tiến PTHH để tính đập vòm như: “phương pháp đẳng hiệu ứng suất – 1991 Fu- Zuo- Xin”, Phần tử tự thích ứng… Đập NUKUI-NHÂT, H=156M,BTCT Phân tích tối ưu hình dạng đập vòm • Hàm mục tiêu hai loạikinh tế an toàn, thường dùng mục tiêu kinh tế • Điều kiện ràng buộc: Ràng buộc hình hoc (n,β, θ, dạng cong, bố trí lỗ thao, tiêu …), ràng buộc ứng suất (hạn chế ứ kéo ởthân và ràng buộc ổn định (kháng trượt khối đá vai đập…) • Phương pháp giải : thử tải PTHH ( có nhiều mô hình cải tiến) Thi công đập vòm • Đập vòm bê tông đầm lặn (Trung quốc 30 đập vòm BTĐL) Shapai 132 m • Sử dụng RCC+MgO giảm co ngót chống nứt • Đổ bê tông theo phương pháp RFC (tưới vữa xi măng vào cốt liệu thô) [...]... Đập Tiểu loan và đâp Inguri Đập vòm Nậm chiến-Mường laSơn la • Đập vòm đầu tiên của Việt nam • Đập vòm mỏng cong hai chiều β = 0,22 H= 135m, 17 khe ngang Hư hỏng và sự cố đập vòm • Đập vòm MALPASET xây dựng1951-1959 Pháp,H=60m, vòm mỏng cong hai chiều β= 0,13 Lđ = 223m, eđ = 6,78m Đập bị vỡ năm 1959, mất ổn định do nền • Đập vòm KOLNBREIN, Áo,1978-1994, H= 200, β= 0,185, vòm mỏng cong... khối gia cường hạ lưu) Hư hỏng và sự cố đập vòm • Nứt đập vòm do động đất (đập vòm Pacoima Mỹ ) • Bị trượt do đẩy nổi quá lớn ( đập MeihuaTrung quốc đã bị vỡ) Phân tích ổn định chân vòm • Xét từng lớp vòm • Phán đoán mặt trươt (1) các khe nứt (2) • Phạm vi xẩy ra mạt trượt, lí thuyết (AC,AE) Thực tế (AO,AE) Phân tích ổn định chân vòm • Ha, Va là lực dọc truc vòm và lực cắt,mạt trươt hợp với phương... vòm một dầm đỉnh, tải trọng phân phối theo phương đứng • Nhiều vòm và nhiều dầm phân phối theo huớng ngang Phân tích ứng suất đập vòm bằng phương pháp PTHH • Sử dụng PTHH phân tíc ưs đập vòm có nhiều ưu điểm so với phương pháp kết cấu truyền thống: cho kết quả chính xác hơn đối với những đập có lỗ xả qua đập, phân tích tối ưu hình dạng đập vòm hiệu quả hơn phương pháp kết cấu • Nhược: Loại hình phần... trượt S có hệ số an toàn K Trượt toàn khối vai đập vòm • Vai đập vòm hình thành các mặt trượt (ít nhất một) cả khối đá bị trượt về hạ lưu • Mặt trượt A1& A2 , Các lực tác dụng: G,P,W,U1 U2 Xét cân bằng với lực gây trượt S1 & S2 được hệ số an toàn K • Một phía bờ bị trượt, đập sẽ xoay quanh bờ còn lại Kx = ∑Mcx / ∑ Mx Các phương pháp phân tích ứng suất đập vòm 1.Phương pháp mô hình vật lý : khó khăn trong... dạng cong, bố trí lỗ thao, tiêu năng …), ràng buộc ứng suất (hạn chế ứ kéo ởthân và nền và ràng buộc ổn định (kháng trượt khối đá vai đập ) • Phương pháp giải : thử tải và PTHH ( có nhiều mô hình cải tiến) Thi công đập vòm • Đập vòm bê tông đầm lặn (Trung quốc 30 đập vòm BTĐL) Shapai 132 m • Sử dụng RCC+MgO giảm co ngót chống nứt • Đổ bê tông theo phương pháp RFC (tưới vữa xi măng vào cốt liệu thô)... đến kết quả, tai khu vực sát nền có hiện tượng tập trung ứng suất ảnh hưởng đến tính ổn định bài toán, hiện đang nghiên cứu ứng dụng các tiến bộ PTHH để tính đập vòm như: “phương pháp đẳng hiệu ứng suất – 1991 Fu- Zuo- Xin”, Phần tử tự thích ứng… Đập NUKUI-NHÂT, H=156M,BTCT Phân tích tối ưu hình dạng đập vòm • Hàm mục tiêu hai loạikinh tế và an toàn, thường dùng mục tiêu kinh tế • Điều kiện ràng buộc:... tròn thành mỏng • Phương pháp vòm phẳng • Phương pháp dầm – vòm • Phương pháp lí thuyết vỏ mỏng giải bằng sai phân và phần tử hữu hạn 3 Mô hình toán kiểm chứng bằng mô hình vật lý Phương pháp dầm - vòm • Xét không gian hai chiều, hướng ngang xét làm việc của vòm, phương đứng làm việc của dầm • Chuyển vị của một điểm trên dầm và vòm là như nhau, phân phối tải trọng • Nhiều vòm một dầm đỉnh, tải trọng phân ... xây dựng đập vòm • Hình dạng lòng sông: V, U • Hệ số hd n=L/H, n < 3-5 kinh tế n < 1,5-2 vòm mỏng Đập Pevơđikadơ n= Mulenribu n= 10 • Địa chất vai đập Các loại đập vòm • β < 0,2 đập vòm mỏng,... đập vòm (a),với đập bê tông đập đất Tình hình phát triển đập vòm • Đập vòm xây dựng đập vòm đá xây: Vola de Baume thời kì la mã cổ đại, H=12m Polte Alto (ý) 1611, H=5m, R=15m đập Tây ban nha,trong... kê đập Abu Sênây na H=335m ) Tình hình phát triển đập vòm • Đập vòm xây dựng cao giới, 1958 đập Inguri, Gruzia, H=271m, β = 0,207 Đập Xiaowan (tiểu loan), thượng nguồn Mêkông H=292m • Đập vòm